Wyspecjalizowane komórki: definicja, typy i przykłady

Są szanse, że na tym etapie swoich kursów doskonale znasz strukturę komórek eukariotycznych – a jeśli nie, tutaj jest fantastyczny podkład dla Ciebie.

Być może zauważyłeś jednak, że większość diagramów struktury komórek wygląda dość prosto. Masz okrągłe komórki zwierzęce, bardziej kanciaste komórki roślinne i wszystkie organelle wewnątrz Błona komórkowa.

Cóż, nic dziwnego, że te diagramy – choć dokładne! – nie opowiadaj całej historii. Prawda jest taka, że ​​komórki mają różne kształty i rozmiary. A zwłaszcza w organizmach wielokomórkowych, takich jak zwierzęta i rośliny, komórki mogą wyglądać (i działać) drastycznie różnić się od siebie.

Ma sens, prawda? Nie można by oczekiwać, że komórki tworzące na przykład płatek kwiatu będą wyglądać i zachowywać się tak samo jak komórki tworzące korzenie rośliny. Podobnie komórki skóry, na przykład, będą wyglądały drastycznie inaczej niż, powiedzmy, komórki wątroby – ponieważ te dwie komórki pełnią bardzo różne funkcje w ludzkim ciele.

To tam gdzie specjalizacja komórkowa

Proces specjalizacji komórek – dokładnie w jaki sposób komórki rozwijają się w różne formy – jest złożone. W organizmie istnieją setki określonych typów komórek, które powstają z bardzo podstawowych i ogólnych komórek zwanych komórkami macierzystymi.

Wszystkie wyspecjalizowane komórki w ciele pochodzą z tej samej tkanki pochodzenia: grupa komórki macierzyste które tworzą najwcześniejsze stadia embrionu. Komórki macierzyste to wyjątkowy rodzaj komórek, ponieważ chociaż są to niedojrzałe komórki bez żadnej specjalizacji, mogą: postępuj zgodnie z „planem” rozwoju, aby rozwinąć się w tysiące unikalnych typów komórek znajdujących się w twoim ciele.

Istnieją różne typy komórek macierzystych, rozdzielone liczbą tkanek, w które mogą się rozwinąć. Na przykład komórki macierzyste znajdujące się w zarodku mogą rozwinąć się w: każdy typ tkanki – czyli sposób, w jaki przechodzisz od pojedynczej komórki macierzystej do w pełni ukształtowanego ludzkiego dziecka.

Dorosłe komórki macierzyste, podobnie jak komórki macierzyste znajdujące się w szpiku kostnym, mogą rozwinąć się tylko w garstkę dojrzałych typów komórek. Ale najważniejsze jest to, że wszystko komórki macierzyste to niewyspecjalizowane komórki „prekursorowe”, które mogą rozwinąć się w co najmniej jeden dojrzały typ komórek.

Komórki macierzyste rozwijają się w dojrzałe tkanki w procesie zwanym różnicowanie. Aby zrozumieć, jak działa różnicowanie, wróć do koncepcje komunikacji komórkowej nauczyłeś się na lekcjach biologii.

Komunikacja komórkowa działa w trzech etapach. ZA Przyjęcie faza, w której specjalne receptory na powierzchni komórki odbierają jakiś sygnał z otoczenia; za transdukcja faza, która przekazuje tę wiadomość z powierzchni komórki do wnętrza komórki; i odpowiedź faza, w której komórka zmienia swoje zachowanie na podstawie tego sygnału.

Jak to działa w różnicowaniu komórek? Powiedzmy, że twoje ciało potrzebuje więcej czerwonych krwinek. Wysyła sygnał do komórek macierzystych krwi, że potrzebujesz więcej czerwonych krwinek. Ten sygnał jest Odebrane na powierzchni komórki.

Komórka macierzysta transmituje (lub przetworniki) tę wiadomość do jądra, aby komórka wiedziała, że ​​twoje ciało potrzebuje więcej czerwonych krwinek. Następnie komórki macierzyste odpowiadać poprzez aktywację genów, które pomogą mu rozwinąć się w czerwoną krwinkę i voila – komórka staje się krwinką czerwoną.

Chociaż naukowcy wiedzą, że ludzkie ciało zawiera biliony komórek, dokładnie ile typów komórek składa się na ciało, jest nadal aktywnym polem badań. Najnowsze szacunki wskazują, że istnieje co najmniej 200 unikalnych typów komórek w ludzkim ciele, przynajmniej na podstawie wyglądu. Niektórzy naukowcy uważają jednak, że szacunki są niskie, a nowe typy komórek wciąż są regularnie odkrywane.

Konkluzja? Patrzysz na setki różnych ścieżek specjalizacji komórek, które mogą podjąć Twoje komórki macierzyste.

Jednak wszystkie komórki ludzkie należą do jednej z czterech ogólnych kategorii:

• Tkanka nabłonkowa: Komórki nabłonkowe wyścielają tkanki i są ważne dla ochrony leżących poniżej tkanek, a także pomagają we wchłanianiu. W skórze, tkance gruczołowej i nie tylko znajdziesz tkanki nabłonkowe.
• Tkanka łączna: Tkanka łączna, dobrze, łączy i zabezpiecza tkanki. Zapewnia wsparcie strukturalne Twojemu ciału. Ten typ tkanki obejmuje kości, chrząstki, ścięgna, więzadła i powięź.
• Tkanka nerwowa: Twój układ nerwowy pomaga w przekazywaniu informacji w całym ciele. Składa się z centralnego układu nerwowego (OUN), który obejmuje mózg i rdzeń kręgowy, oraz obwodowego układu nerwowego (PNS), który obejmuje nerwy w pozostałej części ciała.
• Tkanka mięśniowa: Ten typ chyba najłatwiej sobie wyobrazić – wiesz, jakie są mięśnie! Ale w naczyniach krwionośnych i sercu znajdziesz również specjalne typy komórek mięśniowych.

Wszystkie z 200 (lub więcej) typów komórek, które tworzą ludzkie ciało, znajdują się w jednym z tych czterech typów tkanek – o wiele łatwiejszym do opanowania niż zapamiętywanie setek typów komórek, prawda?

Teraz przyjrzyjmy się jednemu ze specjalnych typów komórek, które prawdopodobnie napotkasz na zajęciach z biologii – te, które będziesz musiał poznać nieco bardziej dogłębnie.

Twój układ krążenia jest jednym z tych, które najprawdopodobniej będziesz omawiać na zajęciach z biologii – więc teraz nadszedł czas, aby go poznać! Twój układ krążenia składa się z szeregu naczynia krwionośne – tętnice, żyły i naczynia włosowate – a także kilka wyspecjalizowanych typów krwinek:

• Czerwone krwinki: Te czerwone komórki w kształcie dysku są odpowiedzialne za przenoszenie tlenu w całym ciele. Zawierają hemoglobinę, specjalne białko, które może wiązać się z tlenem z powietrza, którym oddychasz, a następnie uwalniać go z powrotem do tkanek, które go potrzebują.
• białe krwinki: Potrzebujesz pomocy w walce z przeziębieniem lub grypą? Twoje białe krwinki są po to, aby Ci pomóc! Białe krwinki stanowią kluczowy element układu odpornościowego. Pomagają organizmowi zidentyfikować niebezpieczne patogeny i zniszczyć je, aby nie zachorować.
• Płytki krwi: Płytki krwi, najmniejszy typ komórek we krwi, odgrywają kluczową rolę w tworzeniu zakrzepów krwi. Gdy płytki krwi wyczują uszkodzenie lub rozdarcie tkanki, zaczynają się zlepiać, tworząc skrzep krwi, aby spowolnić lub zatrzymać krwawienie.

Twoje ciało nieustannie produkuje świeże komórki krwi, aby zastąpić starsze lub uszkodzone. Wszystkie komórki krwi „rodzą się” w szpiku kostnym z populacji komórek macierzystych, które specjalizują się w tworzeniu komórek krwi.

Prawdopodobnie natkniesz się również na komórki system nerwowy w Twoim ciele. Ale nie martw się – chociaż mózg może wydawać się skomplikowany, poznawanie nerwów jest prawdopodobnie łatwiejsze niż myślisz.

Po pierwsze, istnieją tylko dwie główne klasyfikacje komórek nerwowych: neurony i glej.

Neurony to nerwy – komórki, które prawdopodobnie wyobrażasz sobie, gdy myślisz o swoim układzie nerwowym. Przekazują informacje, aby kontrolować całe „myślenie” w twoim mózgu, a także kontrolują ruchy mięśni i inne podstawowe funkcje ciała.

Ponadto nerwy w całym ciele wysyłają sygnały z powrotem do rdzenia kręgowego i mózgu. Na przykład nerwy wyczuwające ból informują mózg, kiedy jesteś zraniony, dzięki czemu możesz uniknąć tego, co spowodowało ból.

Glia są komórkami pomocniczymi, które pomagają prawidłowo funkcjonować nerwom. Jest kilka głównych rodzaje gleju, a wszystkie odgrywają rolę w skutecznej komunikacji mózgu, rdzenia kręgowego i innych nerwów. Niektóre komórki glejowe wytwarzają mielinę, woskową substancję, która "izoluje" twoje neurony dla lepszej komunikacji.

Inne działają jak komórki odpornościowe mózgu, pomagając zwalczać infekcje, które w przeciwnym razie mogłyby uszkodzić nerwy. A jeszcze inne pomagają zaopatrywać neurony w składniki odżywcze, dzięki czemu układ nerwowy ma energię do prawidłowego działania.

Trzecim głównym typem komórek, który prawdopodobnie będziesz badać, są komórki mięśniowe. I na szczęście trzy typy komórek mięśniowych są łatwe do nauczenia.

Po pierwsze, masz komórki mięśni szkieletowych – komórki, które tworzą praktycznie wszystkie mięśnie w twoim ciele. Mięsień szkieletowy to rodzaj mięśnia, który – niespodzianka – jest zakotwiczony w twoim szkielecie.

Kurczy się, by poruszyć twoje kości. Powiedzmy, że kiedy napinasz biceps, zginasz łokieć. Komórki mięśni szkieletowych są częściowo kontrolowane przez mózg. Oznacza to, że możesz na przykład zdecydować o poruszeniu nogą, a twój mózg wyśle ​​sygnał, który odpowiada temu ruchowi.

Następnie masz komórki mięśnia sercowego. Są to komórki, które tworzą twoje serce i kurczą się, aby pompować krew przez twoje ciało. Skurcz komórek mięśnia sercowego jest nie dobrowolnie kontrolowane – zamiast tego Twoje ciało utrzymuje stały rytm serca bez konieczności myślenia o tym.

Wreszcie są komórki mięśni gładkich. Mięśnie gładkie tworzą wyściółkę niektórych naczyń krwionośnych, a także niektórych narządów, takich jak żołądek. Mięśnie gładkie są ważne, aby pomóc w poruszaniu się narządów. Na przykład skurcz mięśni gładkich pomaga przenosić pokarm przez przewód pokarmowy, aby umożliwić prawidłowe trawienie.

Podobnie jak mięsień sercowy, skurcz mięśni gładkich nie jest dobrowolnie kontrolowany. Na przykład nie musisz myśleć o przenoszeniu jedzenia z żołądka do jelit, ponieważ twoje ciało robi to za ciebie.

Oto sedno tego, co musisz wiedzieć o specjalizacji komórek:

• Komórki rozwijają się z niedojrzałych komórek macierzystych w dojrzałe, wysoce funkcjonalne komórki w procesie zwanym różnicowanie.
• Różnicowanie umożliwia rozwijającym się komórkom przyjęcie unikalnych struktur i umożliwia komórce przeprowadzanie specjalistyczne funkcje.
• Proces różnicowania wyzwalany jest sygnałami z otoczenia i skutkuje zmianami w Ekspresja genu które kierują rozwojem komórki.
• Różnicowanie pozwala komórkom rozwinąć się w cztery główne typy tkanek: tkanka nabłonkowa, tkanka nerwowa, tkanka łączna i tkanka mięśniowa.
• Są przynajmniej 200 różnych typów komórek w ludzkim ciele. Niektóre, które musisz znać najlepiej, to wyspecjalizowane komórki krwi, wyspecjalizowane komórki nerwowe i wyspecjalizowane komórki mięśniowe.